BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Motor Bensin

Motor bensin adalah suatu motor yang mengunakan bahan bakar

bensin. Sebelum bahan bakar ini terbakar didalam silinder terlebih dahulu

dijadikan gas yang kemudian dikompresikan didalam ruang bakar, yang

dimaksud gas disini adalah campuran udara dan bensin.

Perbandingan campuran udara dan bensin yang tepat agar dapat

dinyalakan dengan sempurna menurut ilmu kimia adalah 15 bagian udara

harus dicampur, dengan 1 bagian bensin dalam ukuran berat, tetapi

campuran dengan komposisi 15 : 1 ini tidak dapat menghasilkan tenaga

maksimum pada berbagai kecepatan mesin, bahkan secara umum tidak

membuat pemakaian bahan bakar menjadi ekonomis (Service Auto Mobil

RS.Northop, hal 66). Umumnya perbandingan udara dan bensin adalah

16 : 1 ( Dengan adanya campuran bensin dan udara yang dikompresikan

didalam silinder maka terjadilah ledakan yang akan mendorong torak

kebawah dengan tenaga yang besar). Karena tenaga ini tidak bisa

langsung digunakan maka tenaga ini diubah menjadi gerak – putar.

Bahan bakar dan udara masuk kedalam silinder dan dikompresikan

oleh torak, campuran bahan bakar dan udara dibakar oleh loncatan bunga

api dari busi didalam silinder. Kecepatan pembakaran campuran udara

biasanya 10 – 25 m/dt. Suhu udara naik hingga 2100 – 2500° K dan

tekanannya mencapai 30 – 40 kg/cm².

2.2 Siklus Motor 4 Langkah

Dalam suatu siklus motor bakar ada beberapa proses yang terjadi

pada saat proses pembakaran dalam silinder :

1. Proses Temperatur Konstan (Isothermal)

Suatu proses yang terjadi didalam silinder dimana pada saat gas dimasukkan

ke dalam silinder suhu gas akan berubah karena tekanan torak, suhu gas akan

dijaga agar tetap konstan dengan jalan memanaskan dan mendinginkan

silinder.

2. Proses Volume Konstan (Isochoris) Proses pembakaran atau pemasukan

bahan bakar yang berlangsung sangat singkat sekali. dengan terjadinya proses

pembakaran ini terjadilah kenaikan tekanan yang sangat cepat meskipun

volume tetap.

3. Proses Tekanan Konstan (Isobaris)

Proses yang terjadi dimana keadaan gas dirubah dengan cara memanaskan

silinder , sedang torak bergerak bebas sehingga tekanan gas dalam silinder

tetap konstan.

4. Proses Politropis

Langkah buang dimana torak dari TMB ke TMA yang mendorong sisa

pembakaran keluar melalui katup buang.

Motor bensin

Pada siklus pembakaran motor bensin dipengaruhi oleh Volume ( V ), tekanan ( P

), dan temperatur ( T ).

Gambar 2.1 diagram P-V

Perubahan tekanan gas didalam silinder merupakan proses secara keseluruhan.

Sebuah grafik yang memperlihatkan hubungan antara tekanan dan volume disebut

diagram p-v. Untuk menjelaskan makna dari diagram p-v motor bakar torak,

terlebih dahulu perlu dipakai beberapa idealisasi sehingga prosesnya dapat

dipahami dengan lebih mudah. Proses siklus yang ideal itu biasanya dinamai

siklus udara , dengan beberapa idealisasi sebagai berikut :

1. Fluida kerja didalam silinder adalah udara, dan dianggap sebagai gas ideal

dengan konstanta kalor yang konstan.

2. Proses kompresi dan ekspansi berlangsung secara isentropic.

3. Proses pembakaran dianggap sebagai proses pemanasan fluida kerja.

4. Pada akhir proses ekspansi, yaitu pada waktu torak mencapai TMB, fluida

kerja didinginkan sehingga tekanan dan temperaturnya mencapai tekanan dan

temperatur atmosfir.

5. Tekanan fluida kerja didalam silinder selama langkah buang dan langkah isap

adalah konstan dan sama dengan tekanan konstan.

Pada gambar diatas menunjukkan siklus volume konstan yang dianggap sebagai

siklus dasar dari setiap mesin empat-langkah. Pada waktu torak berada di TMB

(Titik 2)udara pada kondisi atmosfir. Gerakan torakdari TMB ke TMA (Titik 3)

menyebabkan udara pada kondisi atmosfir tersebut mengalami proses kompresi

isentropic sampai torak mencapai TMA,sesuai dengan idealisasi (2). Pada waktu

torak berada pada TMA udara dipanasi pada volume konstan sehingga tekanannya

naik, sesuai dengan idealisasi (3). Pada gambar diatas proses tersebut terakhir

dilukiskan sebagai proses dari titik 3 sampai 3, dimana garis 3-3 merupakan garis

vertikal. Selanjutnya , gerakan torak dari TMA ke TMB merupakan proses

ekspansi isentropic dari titik 3 ke tititk 5 , sesuai dengan idealisasi (2). Pada saat

torak mencapai TMB (titik 5), sesuai dengan idealisasi (3) udara didinginkan

sehingga mencapai kondisi atmosfir (titik 2). Gerakan torak selanjutnya dari

TMB ke TMA , yaitu dari titik 2 ke titik 1,adalah langkah buang pada tekanan

konstan.

Diagram katup motor putaran rendah dan Putaran Tinggi

2.3. Prinsip Kerja Motor

Didalam motor bensin, campuran udara dan bensin dihisap kedalam

silinder. Kemudian dikompresikan oleh torak saat bergerak naik. Bila campuran

udara dan bensin terbakar dengan adanya loncatan bunga api dari busi, maka akan

menghasilkan tekanan gas yang besar didalam silinder. Tekanan gas pembakaran

ini mendorong torak kebawah, yang menggerakkan torak turun naik dengan bebas

didalam silinder. Dari gerak lurus torak dirubah menjadi gerak putar pada poros

engkol melalui batang torak. Gerak putar inilah yang menghasilkan tenaga pada

mobil.

Posisi tertinggi yang dicapai torak didalam silinder disebut titik mati atas (

TMA ), dan posisi terendah yang dicapai torak disebut titik mati bawah ( TMB

). Jarak bergeraknya torak antara TMA dan TMB disebut langkah torak (stroke).

Ada juga mesin yang tiap siklusnya terdiri dari dua langkah torak. Mesin

ini disebut mesin dua langkah (2 Tak), Poros engkolnya berputar satu kali selama

torak menyelesaikan dua langkah. Sedangkan mesin lainnya tiap siklus terdiri

dari empat langkah torak, mesin ini disebut mesin empat langkah (4 Tak). Poros

engkol berputar dua putaran penuh selama torak menyelesaikan empat langkah

dalam tiap satu siklus, tetapi yang akan kita uraikan adalah mesin bensin 4

langkah.

2.3.1. Motor Bensin 4 Langkah

Pada motor jenis 4 langkah dihasilkan langkah kerja untuk setiap 4

langkah atau 2 kali putaran poros engkol. langkah-langkah dari motor 4

langkah adalah langkah isap, langkah kompresi, langkah usaha dan

langkah buang.

1. Langkah Isap

Dalam langkah ini torak bergerak dari TMA ke TMB, campuran

udara dan bensin dihisap kedalam silinder. Katup hisap terbuka

sedangkan katup buang tertutup. Waktu torak bergerak kebawah,

menyebabkan ruang silinder menjadi vakum, masuknya campuran

udara dan bensin ke dalam silinder disebabkan adanya tekanan udara

luar (atmospheric pressure).

2. Langkah Kompresi

Dalam langkah ini campuran udara dan bensin dikompresikan.

Katup hisap dan katup buang tertutup. Waktu torak mulai naik dari

TMB ke TMA campuran yang dihisap tadi dikompresikan. Akibatnya

tekanan dan temperaturnya naik, sehingga akan mudah terbakar.

Poros engkol berputar satu kali, ketika torak mencapai TMA.

3. Langkah Usaha

Dalam langkah ini, mesin menghasilkan tenaga untuk

menggerakan kendaran. Sesaat sebelum torak mencapai TMA pada

langkah kompresi, busi memercikkan bunga api, sehingga terjadi

ledakan di dalam silinder dan mendorong torak kebawah. Usaha ini

yang menjadi tenaga mesin (engine power).

4. Langkah Buang

Dalam langkah ini, gas yang terbakar dibuang dari dalam silinder.

Katup buang terbuka, torak bergerak dari TMB ke TMA, mendorong

gas bekas keluar dari silinder.

Langkah hisap Langkah Kompresi Langkah Usaha Langkah Buang

Gambar Prinsip Kerja motor bensin 4 langkah

2.4. BAHAN BAKAR

Bahan bakar bensin adalah zat cair yang pada umumnya diperoleh dari

hasil pemurnian minyak bumi, yang didalamnya terkandung unsur karbon dan

hidrogen. Pada suhu biasa bensin akan mudah menguap dan terbakar.

1. Sifat-sifat bensin

Menurut Daryanto (2000;53), sifat bensin adalah mudah menguap, mudah

melarutkan lemak dan karet, mudah terbakar, warnanya jernih berbau

menyengat dan mempunyai berat jenis 0,6-0,78 kg/m3 juga mampu

menghasilkan panas yang besar (9500 – 10500 kkal/kg) serta anti knock yang

tinggi.

2. Angka oktan

Suatu bilangan yang menunjukkkan berkemampuan terhadap knocking,

besarnya angka oktan bahan bakar biasanya tergantung pada persentase iso

oktan dan normal heptan yang terkandung dalam bahan bakar tersebut.

Misalnya dalam suatu bahan bakar biasanya terkandung dalam bahan bakar

tersebut. Misalnya dalam suatu bahan bakar terkandung 80% iso oktan dan

20% normal heptan, maka dikatakan bahwa angka oktan bahan bakar tersebut

adalah 80. iso oktan mempunyai sifat tahan terhadap knocking dan nilai

oktannya adalah 100. normal heptan cenderung terhadap nilai oktannya

adalah nol (0).

3. Komposisi Bahan Bakar Bensin

Komposisi bahan bakar bensin meliputi Karbon (C), Hidrogen (H), Nitrogen

(N), Sulfur (S), Oksigen (O), dan elemen lain seperti abu dan air. Dan susunan

utama bahan bensin terdiri dari 84 – 86% Carbon 5 – 10% Hidrogen, 2%

Belerang, 0,05% kadar abu dan kandungan air tidak lebih dari 0,5%

(Dariyanto, 2000:35)

4. Bahan Tambah Bensin

Untuk memperoleh kemampuan bahan bakar yang baik, maka bahan bakar

perlu ditambah dengan zat-zat tertentu. Menurut Djaenidin (1988:36-46)

bahan bakar yang ada pada bensin antar lain adalah sebagai berikut:

1. Aditif Anti Ketuk

Bahan tambah yang digunakan untuk mempertinggi ketahanan

bahan bakar terhadap detonasi, bahan ini antara lain Tetra Ethy Lead

(TEL), Tetra Methyl Lead (TML) dan Methylclopen ladenly Manganese

Tricarbonly (TMM), TML dan TEL merupakan campuran bahan kimia

seperti anti oksida, zat pewarna, etilina bromide dan bau, yang mampunyai

kegunaan: untuk pengentalan, karena warna dan bau TEL dan TML baik

dalam fase gas maupun dalam fase cair sangat beracun. Mencegah

pengendapan Pb (timbal) dengan mengubahnya menjadi timbal bromida

(Pb Br2) mencegah penguraian TEL dan TML selam penyimpanan dan

didalam gasoline (fungsi anti oksida)

2. Aditif Anti Oksida

Anti Oksida yaitu untuk mengatasi kerusakan bensin akibat oksida

olefin, yang diperkenalkan tahun 1930. Anti oksida ini adalah fenilena

diamin dan hindered fenol, yang mempunyai efek terhadap bensin mampu

memperpanjang periode induksi, dimana periode induksi bahan bakar

adalah waktu yang dengan pengaruh temperatur dan tekan tertentu dari

oksigen, bahan bakar masih masih stabil. Anti oksida ini berfungsi untuk

mencegah terjadinya reaksi oksidasi. Bahan bakar yang ditambah dengan

aditif anti oksidan tidak mudah terbentuk endapan walau disimpan agak

lama.

3. Metal Deactivor

Bahan tambahan ini dapat membantu mencegah terjadinya

substansi-substansi terbentuk karena bahan tambah dapat bereaksi dengan

metal. Efek dari terbentuknya substansi ini adalah merusak komponen

mesin seperti mempercepat keausan dinding silinder dan menyumbat

saluran bahan bakar aditif Metal Deactivator yang banyak dipakai adalah

garam komplek dari senyawa amina. Aditif garam komplek amina yang

ditambahkan kedalam bensin dengan kadar 2 – 10 ppm.

4. Aditif Pelindung Korasi

Aditif ini merupakan bahan tambahan yang berfungsi untuk

melindungi sistem bahan bakar dari korosi. Aditif pelindung korosi yang

ditambahkan kedalam bensin mempunyai sifat untuk membentuk lapisan

tipis yang secar fisik diabsorb oleh permukaan logam. Hidroponic film

yang tipis ini menghindari bersentuhnya air dengan permukaan logam

sehingga proses terjadinya karat dapat dihindari. Aditif yang dipakai

adalah persenyawaan anima phosphate, alcohol dan asam lemak.

5. Aditif Anti Icers

Aditif jenis ini mempunyai dua tipe yang sering digunakan, yaitu:

a. Freezing point depresent, yaitu aditif yang berfungsi untuk menekan

titik beku menghalangi terbentuknya kristal es pada sistem karburator.

b. Surface active anti acers yaitu berfungsi untuk membentuk lapisan

tipis (film) pada permukaan logam. Bila terbentuk kristal es maka es

tersebut dihalangi untuk tidak menempel pada dinding karburator.

Dengan demikian aditif ini berfungsi sebagai aditif deterjen.

6. Aditif Deterjen

Aditif ini mempunyai peranan untuk mencegah terbentuknya

endapan-endapan pada bagian sistem inlet bahan bakar. Mekanisme

pengaruh aditif deterjen didalam bahan bakar bensin mempunyai dua

fungsi yaitu: sebagi pelindung, Sifat polar dari molekul-molekul aditif

deterjen ini akan menyebabkan terbentuknya lapisan tipis dipermukaan

logam sehingga merupakan lapisan pelindung dibagian tersebut dari

endapan-endapan kontaminan-kontaminan. Sebagai pelarut, kemampuan

daya pelarut dari aditif tergantung dari jenis hidrokarbon dan komponen

nonpolar dari aditif deterjen. Aditif deterjen yang banyak dipakai untuk

bensin adalah senyawa dari amino fosfat, imidazoline, siccimid dan amida.

7. Aditif Zat Warna

Aditif ini merupakan tipe aditif yang ditambahkan kebensin. Zat

warna tidak mempengaruhi kualitas bensin tetapi sebagai identitas dari

bahan kimia (TEL) bensin. Aditif zat warna ditambahkan dalam bensin

dengan kadar 0,20 – 0,80 gr/100 gallon bensin.

8. Aditif Pembantu Penguapan

Bahan aditif ini berfungsi untuk mengubah endapan Pb menjadi

senyawa yang mudah menguap. Aditif pembantu menguapan ini antara

lain trerreasyl phosphate, tripopil fosfat dan trikloro propolio phosphate.

2.4.1. Bahan Bakar Premium

Premium merupakan bahan bakar minyak jenis distilat berwarna

kekuningan yang jernih, warna kuning ini disebabkan oleh zat pewarna

tambahan. Adapun spesifikasi dari bahan bakar premium dapat dilihat dari

tabel dibawah ini.

BATASAN

METODE

TEST

No Sifat Satuan MIN MAKS ASTM LAIN

1 Angka Oktan RON 88

D-

2699

2 Kandungan Timbal Gr/lt 0.3

D-

3341

3 DISTILASI 74

10% Vol.Penguapan °C 125

50% Vol.Penguapan °C 88 180

90% Vol.Penguapan °C 205

Titik didih ahir °C 2

Residu %Vol 9

Tekanan Uap Reid pada

37,8°C Kpa 4

Getah Purwa

Mg/100

ml

Periode induksi Menit 0,2

Kandungan Belerang

%

Massa 240 No.1

Korosi Bilah Tembaga 3

jam/122°F

Uji Doctor

%

massa

Belerang Merccaptan 0.002

( pertamina : 1988 :28)

keterangan tabel :

1. ASTM ( American Society for Testing and Materials ) : gabungan di

Amerika Serikat untuk mempromosikan pengetahuan tengtang properi

– property material – material teknik dan untuk menstandarkan

rincian-rincian dan metode pengujian.

2. Distilasi : proses pemecahan berdasarkan titik didih berbagai unsure

produk campuran yang dipecahkan. Ini dilaksanakan melaui peguapan

dan kondensasi.

3. RON ( Reseaarch octane number ) : jumlah octane gasoline motor

yang ditentukan dengan engine test laboraturium tertentu dengan

syarat-syarat “kekuatan engine” ringan yang memberikan ukuran kasar

property gasoline knock kecepatan rendah.

4. D adalah jenis/metode pengujian yang digunakan sesuai ASTM angka

di belakang menunjukkan lembar tabel ASTM.

2.4.2. Pembakaran Bahan Bakar

Secara umum pembakaran didefinisikan sebagai reaksi kimia atau

reaksi persenyawaan bahan bakar dan oksigen dengan diikuti oleh sinar

dan panas (Toyota 19988 :22). Menurut daryanto (2003:25), pembakaran

merupakan proses fisik yang terjadi didalam silinder selama pembakaran

berlangsung. Pembakaran diawali dengan loncatan bunga api pada busi

pada akhir langkah pemampatan, pada tahapan biasa kita mendapatkan

pembakaran teratur dimana selalu terdapat dua tahapan yaitu bagian yang

terbakar dan bagian yang tidak terbakar, keduanya dibatasi oleh api

pembakaran, suhu pembakarannya berkisar antara 2100 K sampai 2500 K.

mol WtM

Analisis percent Relatie to O2

Contituens Symbol

By Vol By wt Vol Wt

Mol Wt

Per Mol

air

Oxigen O2 20,99 23,2 1 1 6,717

Nitrogen N2 28,02 76,8 21,848

Argon A2 40,0 0,376

Carbon dioxide CO2 44,0 0,013

Other gases 3,76 3,31

Total air 28,95 100,0 4,71 4,31 28,95

Sumber : (Male eve, 1999:69)

Berdasarkan tabel diatas diketahui bahwa pada setiap 100% By vol

udara terdapat 20,99 % O2, 0,98% gas lain. Pada 100% Wt terdapat udara 23,2

% Wt O2, 76 % + gas lain. Apabila jumlahnya dihitung terdapat O2 maka pada

4,31 Wt udara terdapat 1 volume O2 dan 3,76 volume N2 ( unsure lain

diabaikan karena terlalu kecil ) dari sini dapat pula diketahui mengapa dalam

produk pembakaran ada unsur NO dan NOx, ini disebabkan karena dalam

unsur udara yang dihisap sudah mulai N2. Mekanisme pembakaran bahan

bakar dan udara sangat dipengaruhi keadaan dari keseluruhan proses

pembakaran, dimana atom-atom dari komponen yang dapat bereaksi dengan

oksigen membantu produk yang berupa gas. Sebagaimana telah diketahui

bahwa bahan bakar motor bensin terutama mengandung unsur karbon dan

hidrogen. Ada 3 teori mengenai terbakarnya hidro karbon yaitu :

1. Karbon terbakar lebih dahulu dari pada oksigen.

2. Senyawa hidro karbon terlebih dahulu bergabung dengan oksigen dan

membentuk senyawa (hidroksilasi) yang kemudian dipecah secara

terbakar termis.

3. Hidrokarbon kemudian terbakar bersama-sama dengan oksigen sebelum

karbon bergabung dengan oksigen.

Pembakaran hidrokarbon yang biasa (normal) tidak terjadi gejala bila

kondisi memungkinkan untuk proses hidroksilasi. Hal ini terjadi hanya

bila percampuran antara bahan bakar dan udara mempunyai waktu yang

cukup, sehingga memungkinkan masuknya oksigen kedalam molekul

hidrokarbon ini tidak tercampur dengan baik, maka akan terjadi proses

cracking dimana pada nyala akan timbul asap. Pembakaran semacam ini

disebut pembakaran tidak sempurna. Ada dua kemungkinan yang dapat

terjadi dalam pembakaran motor bensin, yaitu pembakaran sempurna dan

pembakaran tidak sempurna.

a. Pembakaran sempurna (Normal)

Pembakaran sempurna merupakan pembakaran dimana bahan

bakar dapat terbakar secara keseluruhan pada saat dan kondisi yang

dikehendaki. Mekanisme pembakaran normal dalam motor bensin

dimulai pada saat terjadinya loncatan bunga api pada busi. Selanjutnya

api membakar gas yang ada disekelilingnya, dan terus menjalar ke

seluruh bagian sampai partikel gas terbakar habis. Dalam pembakaran

normal pembagian nyala pada waktu pengapian terjadi merata di

seluruh bagian.

Pada keadaan yang sebenarnya mekanisme pembakaran di dalam

motor bensin bersifat kompleks, karena berlangsungnya melaui

beberap fase, seperti pada diagram pembakaran dibawah ini.

(Toyota 1988 ;2-3)

Gambar diatas dapat dilihat, pada saat busi memercikan bunga api titik

(1) sampai dengan titik (2) terjadi keterlibatan pembakaran bahan bakar

dan dilanjutkan keseluruh bagian ruang bakar. Bila proses pembakaran ini

berlangsung normal maka kecepatan perambatan agak konstan dan merata

keseluruh silinder.

Tekanan pembakaran ini akan mencapai titik tertitinggi pada

beberap saat setelah torak melewati TMA. Menurut obert (1993), daerah

tekanan meksimum. Adalah sekitar 5 sampai 10o setelah TMA, hal ini

mempunyai maksud agar tenaga yang dihasilkanoleh motor betul-betul

maksimum, sebab tekanan pembakaran akan digunakan untuk mendorong

torak. Daerah tekanan maksimum ini harus dipertahankan, untuk itu

penyetelan motor (saat busi memercikan api) harus dimajukan, tepatnya

pada saat motor berjalan cepat walaupun tekanan tertinggi dicapai pada

titik (3), tetapi proses pembakaran tetap berlangsung sampai pada titik

empat (4).

b. Pembakaran tidak sempurna

Pembakaran tidak sempurna merupakan proses pembakaran

dimana sebagian bahan bakar tidak ikut terbakar, atau tidak terbakar

bersama pada saat keadaan dikehendaki. Pembakaran tidak sempurna

ini menurut Toyota (199;2-3), dibedakan menjadi dua jenis, yaitu

knocking dan pre-ignition.

1. Knocking

Seperti yang telah diungkapkan diatas, pada peristiwa pembakaran

normal api menyebar ke seluruh bagian ruang bakar dengan

kecepatan konstan dan busi sebagai pusat penyebaran. Dalam hal

ini gas baru yang belum terbakar terdesak gas yang telah terbakar

sehingga tekanan dan suhunya menjadi naik. Jika saat ini gas tadi

terbakar dengan sendirinya, maka akan timbul ledakan (detonasi)

yang menimbulkan gelombang kejutan berupa suara ketukan

(knocking noise). Fluktuasi tekanan yang besar dan cepat ini

terjadi pada akhir pembakaran. Sebagai akibatnya tenaga mesin

akan berkurang dan jika sering terjadi akan memperpendek umur

mesin.

Adapun hal-hal yang menyebabkan terjadinya detonasi menurut

Toyota (1988;2-3) antara lain :

• Perbandingan kompresi yang tinggi, tekanan dan suhu silinder

yang tinggi.

• Masa pengapian yang terlalu kecil.

• Putaran mesin yang rendah dan penyebaran api yang lambat.

• Penempatan busi dan konstruksi ruang bakar yang tidak tepat

serta jarak penyebaran api yang terlalu jauh.

2. Pre-ignition

Gejala pembakaran yang tidak sempurna lainnya adalah pre-

ignition. Peristiwanya hampir sama dengan knocking, tetapi

terjadinya hanya pada saat busi sebelum memercikan bunga api.

Disini bahan bakar terbakar dengan sendirinya sebagai akibat dari

tekanan dan suhu yang cukup tinggi sebelum, memercikan bunga

api. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa pre-ignition

adalah peristiwa pembakaran yang tidak dapat terjadi saat yang

dikehendaki.

2.5. Perhitungan Kapasitas Silinder

2.5.1. Isi Silinder

Isi silinder adalah besarnya volume langkah ditambah volume ruang

bakar. Volume langkah adalah volume diatas torak saat torak berada di TMB

sampai garis TMA. Sedang volume ruang bakar adalah volume diatas torak,

sewaktu torak berada di TMA.

Besarnya isi silinder atau volume langkah dapat dicari dengan rumus :

SDatauZSDVL ..785,04

22 ⋅⋅⋅=π

jadi isi silinder dapat dicari dengan rumus :

Vt = VL + VS

Pada motor yang mempunyai silinder lebih dari satu, misalnya motor 3 silinder,

dapat dicari dengan rumus:

Vs + Vs + Vs + Vs atau 4.Vs

Keterangan :

Vt = Volume silinder

VL = Volume Langkah

Vs = Volume ruang bakar

D = Diameter Silinder

S = Langkah Torak

2.5.2. Perbandingan Kompresi

Perbandingan kompresi adalah perbandingan antara volume bila

torak bergerak pada TMB (volume silinder + volume ruang bakar) dengan

volume sisa pada bagian atas silinder bila torak berada pada TMA. Bila

perbandingan kompresi dipertinggi, tekanan pembakaran akan bertambah

dari mesin akan diperoleh output yang besar. Secara umum perbandingan

kompresi yang diperbolehkan pada motor bensin adalah 8-11:1.

perbandingan kompresi dinyatakan dengan simbol ε dan dapat dicari

dengan rumus :

VcVsatau

VcVsatau

VcVcVs

=−+=+

= 11 εεε

Keterangan :

ε = Perbandingan Kompresi

Vs = Volume Silinder

Vc = Volume Ruang bakar

Perbandingan kompresi biasanya dibuat tinggi dengan tujuan untuk

meningkatkan tekanan dan suhu akhir pemampatan.

2.5.3. Efisien

arnya efesiensi thermis dapat

diperoleh dengan perhitungan dibawah ini.

si Thermis

Adalah perbandingan antara panas yang diberikan dengan panas

yang diubah kedalam bentuk efektif. Bila panas yang dihasilkan dari

pembakaran campuran bahan bakar dan udara yang dimasukkan kedalam

silinder adalah Q1kCak dan panas yang hilang dalam silinder serta bagian-

bagian yang lain adalah Q2kCal, maka bes

%1001

21 ×−

=Q

QQThermisEfisiensi

2.5.4. Putaran

ga

kuda, momen dan kecepatan putaran mesin dapat dirumuskan sebagai :

Mesin

Adalah besarnya keliling poros engkol yang diukur dalam satuan

rpm (rotasi per menit) dari beberapa besarnya kerja yang dapat dilakukan

pada waktu tertentu. Umumnya untuk kerja dinyatakan dalam satuan TK

(tenaga kuda). Bila tenaga kuda adalah jumlah kerja mesin yang dapat

disalurkan pada waktu tertentu, momen dapat dijadikan sebagai ukuran

kerja yang dilakukan mesin. Seperti dijelaskan bahwa waktu termasuk

pada tenaga kuda sehingga kecepatan kerja dalam hal ini adalah kecepatan

putar mesin merupakan suatu masalah. Jika ditarik hubungan antara tena

TKTnP60,75.2π

=

ana

= Kecepatan putaran (rpm)

dim :

P = Daya kuda

T = Momen (Kgm)

n

Momen yang dimaksud adalah momen putar yang terjadi pada poros

engkol, sedangkan kecepatan mesin adalah tenaga yang keluar dari poros

engkol. Semakin tenaga yang keluar (P) semakin besar pula putara mesin

yang dihasilkan atau semakin besar tenaga berbanding lurus dengan

kecepatan putar. Momen dan pemakaian bahan bakar menunjukkan faktor-

faktor yang penting dalam kemampuan mesin. Dengan melihat gambar

dibawah ini sumbu horisontal menunjukkan putaran mesin per menit dan

sumbu vertikal untuk momen, sedangkan dibagian bawah sebagai kurva

pemakaian bahan bakar.

Kemampuan Mesin.

2.5.5. Konsum

punyai silinder yang besar akan berarti pemakaian

bahan bakarnya tinggi.

2.5.6. Keseim

gerakkan kelengkapan dan panas

2.5.7. Perbandingan Udara dan Bahan Bakar

Gbr. Grafik

si Bahan Bakar

Dalam kemampuan mesin, umumnya tingkat pemakaian bensin

tidak diartikan berapa kilometer (Km) mobil berjalan dengan

menggunakan satu liter bensin, tetapi pengganti adalah besarnya

pemakaian bensin dalam satu tenaga kuda dalam satuan satu jam dan

dinyatakan dalam gram. Tingkat pemakaian bensin akan ditentukan

dengan adanya hubungan antara banyaknya bensin yang diberikan dan

tenaga kuda yang dihasilkan. Karena itu tidak selamanya dapat dikatakan

bahwa mesin yang mem

bangan Panas

Pembagian distribusi panas ini, diketahui dengan keseimbangan

panas dan grafik yang digambarkan didalam diagram keseimbangan

panas. Panas yang dikeluarkan terdiri dari panas untuk kerja mesin, panas

yang hilang akibat pendinginan, panas yang hilang akibat gas buang dan

radiasi panas yang hilang dalam meng

yang hilang akibat turun naiknya torak.

Perbandingan udara dan bahan bakar berdasarkan perbandingan

berat udara dengan bahan bakar, bensin harus dapat terbakar seluruhnya

dalam ruang bakar untuk menghasilkan tenaga yang besar pada mesin dan

dalam teorinya perbandingannya adalah 15:1, yaitu 15 untuk udara

berbanding 1 untuk bensin. Tabel dibawah ini menunjukkan perbandingan

yang sesuai dengan kondisi mesin. Tabel . kondisi keadaan mesin dan

perbandingan campuran udara dan bensin.

Kerja kondisi keadaan mesin Perbandingan udara dan

bensin

Mesin mulai hidup

Putaran idle

Dengan tenaga

Kecepatan ekonomis

5 kg udara : 1 kg bensin

11 kg udara : 1 kg bensin

12-13 kg udara : 1 kg bensin

16-18 kg udara : 1 kg bensin

Sumber : Toyota Astra Motor (1995;3-8)

2.6. Sistem Pembakaran

Karburator adalah bagian yang memegang peranan penting untuk

memudahkan mesin menjadi hidup, mengakselerasi kendaraan tanpa ragu-ragu,

membuat perjalanan menjadi ekonomis dan membuat mesin tetap hidup dengan

lancar pada jalanan yang padat kendaraan. Pekerjaan utama karburator adalah

mencampurkan bensin dan udara dengan kompresi yang benar, sehingga bahan

bakar ini dapat dinyalakan didalam ruang bakar. Bahan bakar yang dibawa

kedalam ruang bakar ini bukan hanya sekedar dapat dinyalakan saja, tetapi dapat

dijamin bahwa capuran bensin dan udara ini dapat dibagikan kesetiap silinder

yang ada dengan kompresi yang tepat.

Proses pengolahan bahan bakar ini bukan hanya pada karburator saja,

tetapi ada faktor-faktor lainya yang harus diperhitungkan, antara lain jarak antara

karburator dan ruang bakar, bagaimana bentuk inlet manifoldnya, bagaimana

ukuran katup masuknya dan sebagainnya. Perbandingan udara dan campura

bensin yang tepat agar dapat dinyalakan dengan sempurna menurut ilmu kimia

adalah 15 bagian udara harus dicampur dengan bagian 1 bagian bensin dalam

ukuran berat, tetapi campuran dengan kompresi 15 : 1 ini tidak dapat

menghasilkan tenaga maksimum pada berbagai kecepatan mesin, bahkan secara

umum tidak membuat pemakaian bahan bakar menjadi ekonomis.

2.6.1. Prinsip Kerja Karburator

Udara dibawa masuk kedalam lubang silinder oleh gerakan torak

dari TMA (batas pembakaran paling atas) menuju TMB (batas

pembakaran paling bawah) didalam langkah hisap, masuknya udara ke

dalam silinder ini disebabkan terjadinya sebagian kevakuman didalam

lubang silinder tersebut. Udara yang masuk kedalam lubang silinder ini

melewati bagian karburator, dimana jumlah udara yang masuk kedalam

lubang tersebut dapat diatur melalui katup throttle yang dihubungkan

dengan pedal akselerasi didalam ruang kemudi. Untuk penyetelan

karburator yang seharusnya perbandingan campuran harus terletak pada

bidang yang diberi bergaris, untuk kecepatan puncak yang besar pada

garis yang paling bawah, diatas bidang yang diberi bergaris, pemakaian

bahan bakar yang tinggi dan berkurangnya kecepatan puncak, dibawah

bidang yang diberi bergaris, sangat turunnya kecepatan puncak dan

nilainya pemakaian bahan bakar.

1. Tempat masuknya udara

2. Pompa akselerator

3. Baut penyetel troutlle

4. Penghubung aselerator

5. Baut penyetel volume

6. Penghubung pedal

akselerator.

Gb. Karburator

Grafik Pemasukan bahan bakar pada karburator

2.6.1. Pompa Bahan Bakar

Pompa bahan bakar peranannya sangat penting didalam

menyalurkan bensin dari tangki ke karburator, perlunya pompa dipasang

karena penempatan tangki yang rendah dan jauh dari mesin, serta posisi

karburator selalu ada dibagian yang lebih tinggi dari pada posisi tangki.

Ada 2 tipe pompa bensin yang digunakan saat ini, yaitu : pompa

bensin mekanik dan pompa bensin elektrik. Pompa bensin mekanik

ditempatkan pada bagian mesin, karena pompa bensin mekanik bekerja

bila dihubungkan dengan tenaga putaran mesin. Ruangan pompa bensin

mekanik terbagi menjadi 2 ruangan yang dipisahkan oleh membran, pada

bagian atas pompa terdapat saringan bensin, mangkuk tempat

mengendapkan kotoran da 2 buah buah katup yang diberi beban pegas

untuk mengontrol aliran bensin. Bagian bawah pompa terdiri dari pegas

yang mengatur pengisapan dan penekan bensin serta peralatan lainnya

termasuk rockerarm (tuas pompa) yang digerakkan oleh dorongan

bubungan pada poros bubungan (camshaft). Membran dapat menghisap

dan menekan bensin dengan jalan ditarik oleh alat yang menghubungkan

bagian membran dan tuas pompa, serta kembali kebagian atas untuk

menekan bensin oleh kekuatan pegas. Ketika katup jarum pada karburator

telah menutup saluran sebagai akibat ruangan pelampung telah penuh

bensin, maka bensin yang ada didalam saluran antara pompa dan

karburator tidak dapat ditekan oleh kekuatan pegas membran, sehingga

posisi membran sekarang ada dibagian bawah. Pompa bensin mekanik

dapat bekerja setelah mesin dihidupkan.

Gbr. Pompa bensin mekanik

Pompa bensin elektrik bekerja dengan prinsip yang sama seperti

pompa bensin mekanik, hanya membran pada pompa bensin elektrik

diaktifkan oleh solenoid (elektro magnet) sebagai pengganti poros

bubungan. Ketika solenoid diberi arus listrik melalui sepasang kontak

platina membran akan ditarik dengan melawan beban pegas untuk

menghisap bahan bakar dari tangki. Setelah langkah pengisapan kemudian

kontak platinanya akan terbuka, akibat dari kontak platinanya terbuka

maka pegas membran akan menekan bahan bakar menuju karburator. Bila

ruangan pelampung pada karburator telah penuh terisi bensin, maka

kontak platina didalam pompa ada dalam keadaan terbuka. Pompa bensin

elektrik tidak tahan terhadap panas mesin, oleh sebab itu penempatannya

selalu berada didekat tangki bahan bakar. Pompa bensin elektrik dapat

bekerja segera setelah kunci kontak diputar, kerja pompa dapat dikenal

dengan suara yang dikeluarkannya

Gbr. Pompa bensin elektrik

Penyemprotan pada tiap-tiap langkah kerja motor empat tak pada muatan

penuh dalam gram :

an

Ng⋅⋅

×=

260

200

dimana :

g = berat tiap-tiap jumlah penyemprotan pada tiap-tiap

pembakaran

N = daya motor dalam tak

200 = pemakaian bahan bakar dalam gram pada tiap-tiap tkj(tenaga

kuda/ jam)

n = banyaknya perputaran tiap-tiap menit

a = banyaknya silinder

sedangkan penyemprotan motor 2 Tak :

an

Ng⋅⋅

×=

60200

isi bahan bakar yang disemprotkan pada tiap-tiap langkah kerja

dalam cm3 :

I = 83,0g

jenisberatg

=

a. Konstruksi pompa bahan bakar

Pada umumnya pompa plunyer, hampir dengan tidak ada

kecualinya dengan pengatur arus lebih, jarang pengatur bubungan

yang miring (pada pompa bahan bakar untuk tekanan rendah, kira-kira

80 atm). Pengaturan dilakukan dengan pengatur, tetapi ada juga

dilakukan dengan tegangan. Kadang-kadang (bosch) poros bubungan

pompa dapat sedikit diputar terhadap pergerakan sehingga

penyemprotan dapat sedikit diperlambat atau dipercepat. Pengaturan

dapat disetel dari “dashboard” untuk bermacam-macam kecepatan.

b. Benda penyemprotan (pengabut)

Ada 2 macam benda penyemprot yang dipakai, yakni benda

penyemprot terbuka dan benda penyemprot-penyemprot tertutup benda

penyemprot terbuka tidak mempunyai tingkap atau hanya memakai

tingkap yang dibebani oleh pegas ringan supaya tidak menetes. Benda

penyemprot tertutup pada umumnya mempunyai tingkap-tingkap

jarum yang dibebani pegas yang demikian beratnya sehingga barulah

dapat dibuka setelah tercapai tekanan semprot. Untuk tekanan semprot

yang rendah kebanyakan kita pakai tingkap jarum tap, disisni juga

dapat dipakai benda penyemprot yang langsung mengharuskan

pemakaian pengabut yang mempunyai lebih dari satu lubang gerekan

yang kecil.

2.6.2. Saringan Bahan Bakar

Semua mobil modern akan selalu dilengkapi dengan saringan

udara (air filter) pada saluran udara akan masuk ke karburator. Fungsi

saringan ini sangat penting didalam mencegah masuknya debu dan

partikel-partikel lainnya ke dalam karburator dan silinder mesin.

Saringan udara akan mempunyai efek sebagai tahanan udara yang

akan masuk kedalam karburator, sehingga hal ini akan mempunyai

dampak seolah-olah jet karburator tersumbat. Bila ini terjadi berarti

performa mesin menjadi berkurang. Oleh sebab itu secara berkala,

katakanlah setiap mobil telah menempuh jarak 20.000 km. saringan udara

harus dibersihkan atau diganti dengan yang baru.

Saringan udara juga berfungsi sebagai peredam suara, dimana

saringannya itu sendiri dapat menghilangkan suara mendesis udara yang

masuk kedalam karburator.

Saringan udara yang banyak digunakan saat ini adalah dibuat dari

elemen kertas karena dapat dengan mudah kita buang bila sudah tidak

dapat digunakan lagi. Sistem penyaringan udara yang lainya adalah

dengan menggunakan bak oli dan saringan metal, sedangkan model

terakhir yang dipasangkan dibuat dari bahan plastik.

Ada beberapa tipe saringan udara, dari bentuk penampilannya akan

segera diketahui model saringan udara tersebut. Saringan udara yang biasa

digunakan adalah dari model elemen kertas, keunggulanya dari model

kertas adalah mempunyai bobot yang ringan dan bentuknya lebih kompak.

Saringan udara model bak oli banyak digunakan pada mobil yang

selalu digunakan didaerah yang udaranya banyak mengandung debu,

contohnya daerah padang pasir.

Tipe pembersih udara yang sederhana dibuat dari jala kawat, sebelum jala

kawat ini dipasang terlebih dahulu jala kawat diberi oli.

a. Pompa percepatan

Gunanya untuk menjaga supaya pada pembukaan terus yang tiba-

tiba dari pemasukian gas, campuran itu tidak menjadi terlalu miskin,

sehingga motor menjadi tersentak, digerakkan dengan engkol kecil

pada poros tingkap gas. Hasilnya biasanya dapat diubah dengan jalan

mengikatkan batang penggerak dalam sebuah lubang yang lain dari

engkol (dalam musim panas harus membuat langkah yang lebih kecil

dari pada dalam musim dingin).

b. Cuk

Digunakan untuk menutup hampir seluruh pemasukan udara ketika

mengasut (menstarter) motor sehingga motor itu menghisap campuran

yang kaya melalui perecik pengasut dan perecik utama dan

menyebabkan mulai berputar dengan lancar. Kita membedakan cuk

yang digerakkan oleh sebuah tombol (cuk tangan) dan cuk gerak

sendiri (otomatis), cuk yang terakhir dilayani dengan sebuah

thermostat dan makin panas motornya makin bertambah terbuka

dengan cara teratur.

c. Karburator pengasut

Pada beberapa karburator dipakai karburator bantu yang kecil

sebagai pengganti cuk, alat ini dibangun satu dengan karburator yang

normal dan dijual dengan pelayanan thermostik. Pelayanan karburator

penghasut sama dengan pelayanan cuk.

Kebaikannya, campuran yang cukup dan kaya untuk dapat

mengasut dengan lancar, sedikit bahaya untuk campuran yang

terlampau kaya, bila kita lupa mematikan alat itu sesudah motor

menjadi panas.

Karburator-karburator dengan by pass mempunyai percik utama

HS dengan mana mobil dapat mencapai kira-kira 75% dari kecepatan

puncak, dalam pada itu tingkap gas akan terbuka ± ¾. Dengan jalan

membuka tingkap gas itu lebih lebar, by pass BS dapat dikerjakan.

Engkol K menekan batang D kebawah, sehingga tingkap peluru BS

dibuka dan juga dengan jalan ini bensin itu dimasukkan ke percik

utama, sehingga campuran menjadi kaya dan daya motor akan naik.

2.6.3. Control terhadap emisi gas buang

Salah satu dari kemajuan sistem pengontrolan terhadap emisi ialah

bagaimana caranya menyatukan antara saringan udara dan pengontrol

temperatur, dimana udara yang akan dihisap oleh mesin melalui saringan

tersebut selalu mempunyai temperatur yang tetap. Salah satu cara yang

banyak dipakai di Eropa adalah dengan jalan melengkapi lubang

pemasukan udaranya menjadi 2 buah, jadi bila musim dingin tiba, udara

akan dinaikkan temperaturnya melalui salah satu lubang pemasukan yang

dipanaskan oleh emisi gas buang, sedangkan bila musim panas tiba, maka

salah satu lubang pemasukan tersebut akan dicabut dan emisi gas

buangnya diajukan guna mendinginkan udara yang akan dihisap mesin.

BAB